本實(shí)用新型涉及單基坑的短距離管道開挖隧道施工領(lǐng)域，具體說是一種高精度多功能水平螺旋鉆機(jī)。

背景技術(shù)：

管道施工經(jīng)常會(huì)遇到公路、鐵路、河流、房屋等不能采用明挖方式進(jìn)行施工的情況，需采用暗挖方法穿越這些障礙物。目前市面上已有的管道鋪設(shè)鉆機(jī)導(dǎo)向精度較低，管道之間連接效率十分低下，且必須要有入鉆點(diǎn)和出鉆點(diǎn)，功能單一，施工具有很大的局限性，這些管道施工機(jī)械也只能完成一些簡(jiǎn)單施工，具有精度控制的單洞施工設(shè)備更為少見。隨著工程施工的發(fā)展及需求，更多地下管道工程也在追求高效的新的多功能的管道鋪設(shè)設(shè)備。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的發(fā)明目的在于克服目前管道施工設(shè)備存在的管道連接效率低，施工條件要求高，功能單一，施工精度低的缺陷，從而實(shí)現(xiàn)一種施工方式靈活，施工條件要求較低，施工精度高管道連接效率高的高精度多功能水平螺旋鉆機(jī)。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種高精度多功能水平螺旋鉆機(jī)，包括雙層平移機(jī)架、頂推行走裝置、驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置、回轉(zhuǎn)裝置和鋪管調(diào)向裝置，還包括光學(xué)導(dǎo)向裝置、吊運(yùn)裝置、液壓泵站和電器控制柜，所述雙層平移機(jī)架固定于基坑底部，吊運(yùn)裝置固定設(shè)置于雙層平移機(jī)架一側(cè)，光學(xué)導(dǎo)向裝置固定設(shè)置于頂推行走裝置后側(cè)，所述頂推行走裝置活動(dòng)安裝于雙層平移機(jī)架上，頂推行走裝置中心部安裝有驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置，所述驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置的傳動(dòng)端固定安裝回轉(zhuǎn)裝置；驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置輸出軸上連接鉆桿，所述回轉(zhuǎn)裝置前側(cè)連接套管，套管之間采用螺紋連接，鉆桿平行于套管且設(shè)置于套管內(nèi)部，雙層平移機(jī)架前端安裝鋪管調(diào)向裝置，套管從鋪管調(diào)向裝置內(nèi)部穿過。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述雙層平移機(jī)架包括絲杠支撐頂鐵、軌道架、底部支撐架和平移油缸，絲杠支撐頂鐵的基坑側(cè)壁作用端為球鉸結(jié)構(gòu)，調(diào)整前后絲杠使支撐頂鐵作用于基坑前后墻體，前后支撐頂鐵提供支撐作用，抵消設(shè)備動(dòng)作的反力；軌道架設(shè)置于底部支撐架滑移軌道上，軌道架通過平移油缸滑動(dòng)設(shè)置于底部支撐架上，軌道架通過平移油缸驅(qū)動(dòng)在底部支撐架上自由滑動(dòng)，當(dāng)管道施工要求管洞之間低間距排布時(shí)，軌道架在底部支撐架上短距離移動(dòng)，即可進(jìn)行下一管洞的施工，減少設(shè)備吊運(yùn)調(diào)整時(shí)間。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述頂推行走裝置包括頂推架、頂推油缸、軌道輪和限位輪；頂推架中心部開設(shè)有驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置安裝孔，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置安裝孔圓周均布有滑動(dòng)導(dǎo)向槽，頂推油缸穿過頂推架與雙層平移機(jī)架連接，頂推架底部裝有軌道輪和限位輪。頂推油缸外圍設(shè)置有增程換位鎖死機(jī)構(gòu)，增程換位鎖死機(jī)構(gòu)包括凸起卡塊、聯(lián)動(dòng)擋塊、聯(lián)動(dòng)桿和聯(lián)動(dòng)把手，所述凸起卡塊按設(shè)定間距均布設(shè)置于頂推油缸缸筒外壁上，所述聯(lián)動(dòng)擋塊安裝于頂推油缸外圍的凸起卡塊之間，聯(lián)動(dòng)把手通過聯(lián)動(dòng)桿將聯(lián)動(dòng)擋塊同步帶動(dòng)，頂推油缸開始工作后，通過頂推油缸伸縮運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換頂推架在頂推油缸上的鎖死位置，可增加頂推架在雙層平移機(jī)架上移動(dòng)的總行程。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置包括主驅(qū)動(dòng)、伸縮油缸和過渡接頭，主驅(qū)動(dòng)外圍均布有與驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置安裝孔的滑動(dòng)導(dǎo)向槽配合的導(dǎo)向塊；主驅(qū)動(dòng)通過伸縮油缸與頂推架連接，主驅(qū)動(dòng)通過伸縮油缸帶動(dòng)可沿頂推架的滑動(dòng)導(dǎo)向槽前后滑動(dòng)，過渡接頭與主驅(qū)動(dòng)輸出軸相連。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述鉆桿包括先導(dǎo)鉆桿和螺旋鉆桿，先導(dǎo)鉆桿和螺旋鉆桿均為空心結(jié)構(gòu)，均能通過光學(xué)導(dǎo)向裝置發(fā)出的光學(xué)信號(hào)；先導(dǎo)鉆頭端面呈斜切面。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，過渡接頭包括先導(dǎo)鉆桿過渡接頭和螺旋鉆桿過渡接頭，先導(dǎo)鉆桿和螺旋鉆桿分別通過先導(dǎo)鉆桿過渡接頭和螺旋鉆桿過渡接頭由主驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述回轉(zhuǎn)裝置包括回轉(zhuǎn)支撐、回轉(zhuǎn)環(huán)體和可移動(dòng)卡環(huán)，回轉(zhuǎn)裝置安裝于頂推架前側(cè)，回轉(zhuǎn)環(huán)體內(nèi)側(cè)壁上加工有鍵槽，可移動(dòng)卡環(huán)滑動(dòng)設(shè)置于回轉(zhuǎn)環(huán)體內(nèi)側(cè)鍵槽中。

作為本實(shí)用新型的優(yōu)選技術(shù)方案，所述鋪管調(diào)向裝置包括定心輪架、類棘輪環(huán)件、轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)、卡塊、楔塊、調(diào)向油缸和環(huán)形箱體座，定心輪架圓周均布于環(huán)形箱體座前端面上，轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)與環(huán)形箱體座通過調(diào)向油缸連接，卡塊穿過轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)卡于類棘輪環(huán)件，調(diào)向油缸帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，卡塊帶動(dòng)類棘輪環(huán)件轉(zhuǎn)動(dòng)，楔塊沿類棘輪環(huán)件軌道轉(zhuǎn)動(dòng)，楔塊壓緊套管力不斷增大，調(diào)向油缸最終帶動(dòng)套管轉(zhuǎn)動(dòng)。

所述驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置提供兩種動(dòng)力，鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩和套管連接扭矩；主驅(qū)動(dòng)輸出端連接鉆桿，驅(qū)動(dòng)扭矩輸出作用于鉆桿，帶動(dòng)鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)；套管為螺紋連接，套管連接時(shí)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置通過伸縮油缸的動(dòng)作相對(duì)頂推行走裝置往后平移，螺旋鉆桿過渡接頭遠(yuǎn)離所需連接的螺旋鉆桿，此時(shí)螺旋鉆桿過渡接頭與回轉(zhuǎn)裝置的可移動(dòng)卡環(huán)接合，主驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)螺旋鉆桿過渡接頭轉(zhuǎn)動(dòng)，螺旋鉆桿過渡接頭又帶動(dòng)可移動(dòng)卡環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，最終可移動(dòng)卡環(huán)帶動(dòng)回轉(zhuǎn)環(huán)體轉(zhuǎn)動(dòng)并傳遞回轉(zhuǎn)扭矩，回轉(zhuǎn)環(huán)體與套管通過緊定結(jié)構(gòu)連接，最終將驅(qū)動(dòng)扭矩轉(zhuǎn)化為套管之間連接的扭矩。

本實(shí)用新型的水平螺旋鉆機(jī)的施工使用過程包括以下兩種：

先導(dǎo)孔后擴(kuò)孔施工：水平螺旋鉆機(jī)安裝完畢，一切準(zhǔn)備就緒，更換驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置中的過渡接頭為先導(dǎo)鉆桿過渡接頭，依次連接先導(dǎo)鉆桿和先導(dǎo)鉆頭，先導(dǎo)鉆頭里安裝光學(xué)導(dǎo)向裝置的發(fā)射器，由于先導(dǎo)鉆頭呈斜切面，鉆進(jìn)過程與土體接觸始終會(huì)處于偏斜趨勢(shì)，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置依據(jù)光學(xué)導(dǎo)向裝置不斷帶動(dòng)先導(dǎo)鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行糾偏，鉆至設(shè)計(jì)深度；更換過渡接頭為螺旋鉆桿過渡接頭，螺旋鉆桿連接擴(kuò)挖刀頭，將螺旋鉆桿套入套管后，擴(kuò)挖刀頭、螺旋鉆桿和套管沿著先導(dǎo)鉆桿爬行，螺旋鉆桿將渣土輸送至洞外，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置提供螺旋鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩和套管連接扭矩，頂推行走裝置提供設(shè)備鉆進(jìn)和套管鋪設(shè)的頂推力，最終完成套管的鋪設(shè)，拆卸抽出鉆桿，進(jìn)行后續(xù)施工。

直接成孔鋪管施工：水平螺旋鉆機(jī)安裝完畢，一切準(zhǔn)備就緒，更換驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置中的過渡接頭為螺旋鉆桿過渡接頭，依次連接螺旋鉆桿和一次成洞刀頭，在螺旋鉆桿首節(jié)前端里安裝光學(xué)導(dǎo)向裝置的發(fā)射器，螺旋鉆桿套進(jìn)套管內(nèi)，套管首節(jié)呈空心斜切面，螺旋鉆桿和套管被頂推過程中，套管由于首節(jié)斜切面存在，不斷產(chǎn)生偏斜趨勢(shì)，鋪管調(diào)向裝置根據(jù)光學(xué)導(dǎo)向裝置不斷調(diào)整套管使其回正，螺旋鉆桿不斷向洞外輸送渣土，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置提供螺旋鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)扭矩和套管連接扭矩，頂推行走裝置提供設(shè)備鉆進(jìn)和套管鋪設(shè)的頂推力，最終完成套管的鋪設(shè)，拆卸抽出螺旋鉆桿，進(jìn)行后續(xù)施工。

本實(shí)用新型的高精度多功能水平螺旋鉆機(jī)的有益效果：

1.本實(shí)用新型的高精度多功能水平螺旋鉆機(jī)，適用于多種地層，具有功能多樣性，操作控制方便安全，提高了整機(jī)的穩(wěn)定性，改善了整機(jī)結(jié)構(gòu)，頂推運(yùn)動(dòng)軌跡更加精確，管道施工精度大大提高。

2.本實(shí)用新型的高精度多功能水平螺旋鉆機(jī)，主驅(qū)動(dòng)可以通過過渡接頭直接驅(qū)動(dòng)鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)可以利用伸縮油缸與鉆桿脫離進(jìn)而單獨(dú)驅(qū)動(dòng)套管旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了套管的高效連接，并且實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)鉆桿或套管之間的迅速切換，極大地提高了管道施工效率。

3.本實(shí)用新型的高精度多功能水平螺旋鉆機(jī)，施工方式非常靈活多變，既可先導(dǎo)孔再擴(kuò)孔，又可一次成孔，解決了單基坑施工條件要求高，施工困難的難題。

4.本實(shí)用新型的高精度多功能水平螺旋鉆機(jī)，設(shè)置有鋪管調(diào)向裝置，即使在一次成孔的施工過程中仍然能夠保證套管旋進(jìn)的精確方向，進(jìn)一步保證了施工精度，同時(shí)也提高了設(shè)備的自動(dòng)化程度。

5.本實(shí)用新型的高精度多功能水平螺旋鉆機(jī)，軌道架通過平移油缸滑動(dòng)設(shè)置于底部支撐架上，當(dāng)管道施工要求管洞之間低間距排布時(shí)，軌道架在底部支撐架上短距離移動(dòng)，即可進(jìn)行下一管洞的施工，減少設(shè)備吊運(yùn)調(diào)整時(shí)間。

附圖說明

圖1是高精度多功能水平螺旋鉆機(jī)的工作狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是高精度多功能水平螺旋鉆機(jī)的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是頂推行走裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是圖3的右視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是回轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是鋪管調(diào)向裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8是先導(dǎo)孔后擴(kuò)孔施工的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9是直接成孔鋪管施工的結(jié)構(gòu)示意圖。

參見圖1-9：1-雙層平移機(jī)架，101-絲杠支撐頂鐵，102-軌道架，103-底部支撐架，104-平移油缸，2-頂推行走裝置，201-頂推架，202-頂推油缸，203-軌道輪，204-限位輪，205-驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置安裝孔，206-滑動(dòng)導(dǎo)向槽，207-增程換位鎖死機(jī)構(gòu)，271-凸起卡塊，272-聯(lián)動(dòng)擋塊，273-聯(lián)動(dòng)桿，274-聯(lián)動(dòng)把手，3-驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置，301-主驅(qū)動(dòng)，302-伸縮油缸，303-過渡接頭，304-導(dǎo)向塊，4-回轉(zhuǎn)裝置，401-回轉(zhuǎn)支撐，402-回轉(zhuǎn)環(huán)體，403-可移動(dòng)卡環(huán)，5-鋪管調(diào)向裝置，501-定心輪架，502-類棘輪環(huán)件，503-轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)，504-卡塊，505-楔塊，506-調(diào)向油缸，507-環(huán)形箱體座，6-光學(xué)導(dǎo)向裝置，7-吊運(yùn)裝置，8-液壓泵站，9-電器控制柜，10-鉆桿，1001-先導(dǎo)鉆桿，1002-螺旋鉆桿，11-套管，12-先導(dǎo)鉆頭，13-光學(xué)導(dǎo)向裝置發(fā)射器，14-擴(kuò)挖刀頭，15-一次成洞刀頭。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體的實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型的高精度多功能水平螺旋鉆機(jī)做更加詳細(xì)的描述。

實(shí)施例1：

本實(shí)用新型的高精度多功能水平螺旋鉆機(jī)，包括雙層平移機(jī)架1、頂推行走裝置2、驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置3、回轉(zhuǎn)裝置4和鋪管調(diào)向裝置5，還包括光學(xué)導(dǎo)向裝置6、吊運(yùn)裝置7、液壓泵站8和電器控制柜9，所述雙層平移機(jī)架1固定于基坑底部，吊運(yùn)裝置7固定設(shè)置于雙層平移機(jī)架1一側(cè)，光學(xué)導(dǎo)向裝置6固定設(shè)置于頂推行走裝置2后側(cè)，所述頂推行走裝置2活動(dòng)安裝于雙層平移機(jī)架1上，頂推行走裝置2中心部安裝有驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置3，所述驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置3的傳動(dòng)端固定安裝回轉(zhuǎn)裝置4；驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置3輸出軸上連接鉆桿10，所述回轉(zhuǎn)裝置4前側(cè)連接套管11，套管11之間采用螺紋連接，鉆桿10平行于套管11且設(shè)置于套管11內(nèi)部，雙層平移機(jī)架1前端安裝鋪管調(diào)向裝置5，套管11從鋪管調(diào)向裝置5內(nèi)部穿過。

所述雙層平移機(jī)架1包括絲杠支撐頂鐵101、軌道架102、底部支撐架103和平移油缸104，絲杠支撐頂鐵101的基坑側(cè)壁作用端為球鉸結(jié)構(gòu)；軌道架102設(shè)置于底部支撐架103滑移軌道上，軌道架102通過平移油缸104滑動(dòng)設(shè)置于底部支撐架103上，軌道架102通過平移油缸104驅(qū)動(dòng)在底部支撐架103上自由滑動(dòng)，當(dāng)管道施工要求管洞之間低間距排布時(shí)，軌道架102在底部支撐架103上短距離移動(dòng)，即可進(jìn)行下一管洞的施工，減少設(shè)備吊運(yùn)調(diào)整時(shí)間。

所述頂推行走裝置2包括頂推架201、頂推油缸202、軌道輪203和限位輪204；頂推架201中心部開設(shè)有驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置安裝孔205，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置安裝孔205圓周均布有滑動(dòng)導(dǎo)向槽206，頂推油缸202穿過頂推架201與雙層平移機(jī)架1連接，頂推架201底部裝有軌道輪203和限位輪204。頂推油缸202外圍設(shè)置有增程換位鎖死機(jī)構(gòu)207，增程換位鎖死機(jī)構(gòu)207包括凸起卡塊271、聯(lián)動(dòng)擋塊272、聯(lián)動(dòng)桿273和聯(lián)動(dòng)把手274，所述凸起卡塊271按設(shè)定間距均布設(shè)置于頂推油缸202缸筒外壁上，所述聯(lián)動(dòng)擋塊272安裝于頂推油缸202外圍的凸起卡塊271之間，聯(lián)動(dòng)把手274通過聯(lián)動(dòng)桿273將聯(lián)動(dòng)擋塊272同步帶動(dòng)，頂推油缸202開始工作后，通過頂推油缸202伸縮運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換頂推架201在頂推油缸202上的鎖死位置，可增加頂推架201在雙層平移機(jī)架1上移動(dòng)的總行程。

所述驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置3包括主驅(qū)動(dòng)301、伸縮油缸302和過渡接頭303，主驅(qū)動(dòng)301外圍均布有與驅(qū)動(dòng)動(dòng)力裝置安裝孔205的滑動(dòng)導(dǎo)向槽206配合的導(dǎo)向塊304；主驅(qū)動(dòng)301通過伸縮油缸302與頂推架201連接，主驅(qū)動(dòng)301通過伸縮油缸302帶動(dòng)可沿頂推架201的滑動(dòng)導(dǎo)向槽206前后滑動(dòng)，過渡接頭303與主驅(qū)動(dòng)301輸出軸相連。

所述鉆桿10包括先導(dǎo)鉆桿1001和螺旋鉆桿1002，先導(dǎo)鉆桿1001和螺旋鉆桿1002均為空心結(jié)構(gòu)，均能通過光學(xué)導(dǎo)向裝置6發(fā)出的光學(xué)信號(hào)。

過渡接頭303包括先導(dǎo)鉆桿過渡接頭和螺旋鉆桿過渡接頭，先導(dǎo)鉆桿1001和螺旋鉆桿1002分別通過先導(dǎo)鉆桿過渡接頭和螺旋鉆桿過渡接頭由主驅(qū)動(dòng)301帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。

所述回轉(zhuǎn)裝置4包括回轉(zhuǎn)支撐401、回轉(zhuǎn)環(huán)體402和可移動(dòng)卡環(huán)403，回轉(zhuǎn)裝置4安裝于頂推架201前側(cè)，回轉(zhuǎn)環(huán)體402內(nèi)側(cè)壁上加工有鍵槽，可移動(dòng)卡環(huán)403滑動(dòng)設(shè)置于回轉(zhuǎn)環(huán)體402內(nèi)側(cè)鍵槽中。

所述鋪管調(diào)向裝置5包括定心輪架501、類棘輪環(huán)件502、轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)503、卡塊504、楔塊505、調(diào)向油缸506和環(huán)形箱體座507，定心輪架501圓周均布于環(huán)形箱體座507前端面上，轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)503與環(huán)形箱體座507通過調(diào)向油缸506連接，卡塊504穿過轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)503卡于類棘輪環(huán)件502，調(diào)向油缸506帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)503轉(zhuǎn)動(dòng)，卡塊504帶動(dòng)類棘輪環(huán)件502轉(zhuǎn)動(dòng)，楔塊505沿類棘輪環(huán)件502軌道轉(zhuǎn)動(dòng)，楔塊505壓緊套管11的力不斷增大，調(diào)向油缸506最終帶動(dòng)套管11轉(zhuǎn)動(dòng)。

以上所述僅為本實(shí)用新型示意性的具體實(shí)施方式，并非用以限定本實(shí)用新型的范圍，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思和原則的前提下所做出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。